[發(fā)明專利]單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能量與信號(hào)并行傳輸裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110007738.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112636481A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇玉剛;鄧仁為;錢林俊;劉哲;戴欣;王智慧;孫躍;唐春森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/05
• 分類號(hào): H02J50/05;H02J50/00;H04B1/40
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發(fā)明提供一種單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能量與信號(hào)并行傳輸裝置，能量傳輸通道通過(guò)能量發(fā)射極板與能量接收極板構(gòu)成的單電容耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電能無(wú)線傳輸；信號(hào)發(fā)送裝置經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制電路連接有信號(hào)發(fā)送極板和能量接收極板，信號(hào)接收裝置經(jīng)過(guò)信號(hào)解調(diào)電路和濾波電路連接有信號(hào)接收極板和能量發(fā)射極板，信號(hào)傳輸通道利用能量接收極板和能量發(fā)射極板構(gòu)成的第一耦合電容以及信號(hào)發(fā)送極板和信號(hào)接收極板構(gòu)成的第二耦合電容共同構(gòu)成信號(hào)傳輸回路實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)線傳輸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用了單電容進(jìn)行能量傳輸，并且實(shí)現(xiàn)了信號(hào)從電能接收端向電能發(fā)送端的無(wú)線傳輸，信號(hào)傳輸極板可以做的非常小，可有效地降低系統(tǒng)的成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線電能傳輸技術(shù)，具體涉及一種單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能量與信號(hào)并行傳輸裝置。

背景技術(shù)

無(wú)線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)技術(shù)是一種綜合利用了電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論并通過(guò)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、微波和激光等媒介實(shí)現(xiàn)電能無(wú)線傳輸?shù)募夹g(shù)。電場(chǎng)耦合式無(wú)線電能傳輸(Electric-field Coupled Wireless Power Transfer,EC-WPT)技術(shù)，是一種以高頻電場(chǎng)作為能量傳輸媒介實(shí)現(xiàn)無(wú)直接電氣連接的電能傳輸技術(shù)?，F(xiàn)在主流的EC-WPT系統(tǒng)使用的是兩對(duì)能量極板正對(duì)構(gòu)成雙極板式的耦合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能量的傳輸。但是采用傳統(tǒng)的兩對(duì)能量極板正對(duì)的形式存在一些不足：移動(dòng)電氣設(shè)備在兩對(duì)金屬板的制約下靈活性較差；當(dāng)金屬障礙物橫跨兩對(duì)耦合極板的耦合區(qū)時(shí)，系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)穿越金屬障礙傳能；由于EC-WPT系統(tǒng)的高驅(qū)動(dòng)頻率，耦合極板的交叉耦合隨著耦合距離增加會(huì)更加顯著，這在增加系統(tǒng)復(fù)雜度的同時(shí)影響電能傳輸；多負(fù)載供電系統(tǒng)中，負(fù)載可移動(dòng)性受到限制。

使用單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能夠很好地克服傳統(tǒng)雙極板式耦合機(jī)構(gòu)存在的一些缺點(diǎn)，更有利于節(jié)約裝置成本、提高移動(dòng)設(shè)備靈活性以及實(shí)現(xiàn)跨越金屬障礙物進(jìn)行能量傳輸?shù)?。在電能的無(wú)線傳輸過(guò)程中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)信號(hào)從電能接收端向電能發(fā)射端的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制以達(dá)到改善系統(tǒng)魯棒性，提高系統(tǒng)效能的目的，例如對(duì)于醫(yī)用設(shè)備無(wú)線充電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，醫(yī)用設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)向充電系統(tǒng)回傳電池?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電量的控制同時(shí)向上位機(jī)傳輸病人實(shí)時(shí)情況，它就需要實(shí)現(xiàn)信號(hào)從電能接收端向電能發(fā)送端的傳輸，除此之外，在礦井，電動(dòng)汽車等應(yīng)用場(chǎng)合需要實(shí)現(xiàn)在電能傳輸?shù)耐瑫r(shí)，電能接收端回傳數(shù)據(jù)。

而現(xiàn)有技術(shù)中，還未發(fā)現(xiàn)基于單電容耦合的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能夠同時(shí)滿足能量與信號(hào)并行傳輸?shù)男枨蟆?/p>

發(fā)明內(nèi)容

基于上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能量與信號(hào)并行傳輸裝置，使其在無(wú)線能量穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還能夠?qū)⑿盘?hào)從電能接收端傳輸?shù)诫娔馨l(fā)送端。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種單電容耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能量與信號(hào)并行傳輸裝置，包括能量傳輸通道和信號(hào)傳輸通道，其關(guān)鍵在于：所述能量傳輸通道的發(fā)射端設(shè)置有一塊能量發(fā)射極板和原邊補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述能量傳輸通道的接收端設(shè)置有一塊能量接收極板和副邊補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述能量傳輸通道通過(guò)所述能量發(fā)射極板與所述能量接收極板構(gòu)成的單電容耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電能無(wú)線傳輸；

所述信號(hào)傳輸通道設(shè)置有信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置，所述信號(hào)發(fā)送裝置經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制電路連接有信號(hào)發(fā)送極板和所述能量接收極板，所述信號(hào)接收裝置經(jīng)過(guò)信號(hào)解調(diào)電路和濾波電路連接有信號(hào)接收極板和所述能量發(fā)射極板，所述信號(hào)傳輸通道利用所述能量接收極板和所述能量發(fā)射極板構(gòu)成的第一耦合電容以及所述信號(hào)發(fā)送極板和所述信號(hào)接收極板構(gòu)成的第二耦合電容共同構(gòu)成信號(hào)傳輸回路實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)線傳輸。